目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 材料構型力的起源 2
1.2 材料構型力的現狀 3
第2章 材料構型力的基本概念 9
2.1 Jk積分 9
2.1.1 Jk積分的基本概念 9
2.1.2 Jk積分的物理意義 10
2.1.3 Jk積分的路徑無關性 13
2.2 M積分 14
2.2.1 M積分的基本概念 14
2.2.2 M積分的物理意義 15
2.2.3 M積分的路徑無關性 18
2.3 L 積分 20
2.3.1 L積分的基本概念 20
2.3.2 L積分的物理意義 23
2.3.3 L積分的路徑無關性 25
2.4 材料構型力的其他性質 27
2.4.1 Jk積分的守恒定律 27
2.4.2 材料構型力與坐標系變化的關系 28
2.4.3 Jk積分、M積分和L積分的勢函數表達式 29
2.4.4 Jk積分、M積分、L積分與Bueckner功共軛積分 30
第3章 材料構型力的數值計算方法 35
3.1 材料構型力的數值實現方法 35
3.1.1 Jk積分的數值實現方法 35
3.1.2 M積分的數值實現方法 37
3.1.3 L 積分的數值實現方法 38
3.2 基于ABAQUS平臺的材料構型力數值計算 38
3.3 基于ANSYS平臺的材料構型力數值計算 42
3.3.1 Jk積分的APDL命令流 43
3.3.2 M積分的APDL命令流 45
3.3.3 L積分的APDL命令流 48
第4章 材料構型力的實驗測量方法 53
4.1 Jk積分的實驗測量方法 53
4.1.1 J1積分的國家標準測量方法 53
4.1.2 Jk積分的DIC測量方法 55
4.2 M 積分的實驗測量方法 60
4.2.1 M積分的傳統(tǒng)測量方法 60
4.2.2 M積分的間接測量方法 62
4.2.3 M積分的DIC測量方法 63
第5章 材料構型力在裂紋擴展中的應用 74
5.1 J 積分斷裂準則 74
5.2 Jk積分在復合型裂紋擴展中的應用 75
5.2.1 基于Jk積分的復合型裂紋擴展準則 75
5.2.2 基于Jk積分裂紋擴展的數值實現方法 76
5.3 Jk積分在線彈性復合型疲勞裂紋擴展中的應用 88
5.3.1 基于Jk積分的復合型疲勞裂紋擴展模型 88
5.3.2 疲勞裂紋擴展數值計算方法 89
5.3.3 疲勞裂紋擴展數值模擬與結果討論 90
5.4 Jk 積分在復合型彈塑性疲勞裂紋擴展中的應用 97
5.4.1 彈塑性材料的Jk積分 97
5.4.2 基于Jk積分的復合型彈塑性疲勞裂紋擴展模型 98
5.4.3 彈塑性疲勞裂紋實驗和數值模擬方法 99
5.4.4 彈塑性疲勞裂紋擴展結果 103
5.5 Jk積分在界面裂紋擴展中的應用 111
5.5.1 界面裂紋的裂尖Jk積分 112
5.5.2 裂尖Jk積分的數值計算 114
5.5.3 修正的裂尖材料構型力J2r 121
5.5.4 界面Jk積分的算例驗證 122
5.5.5 基于Jk積分的界面斷裂準則 125
第6章 材料構型力在多缺陷失效破壞中的應用 128
6.1 基于Jk積分的夾雜相變材料失效或強化 128
6.1.1 基于Jk積分揭示裂紋和夾雜相的干涉效應 129
6.1.2 顆粒/纖維復合材料的相變增韌機理 131
6.1.3 異質夾雜與裂紋的干涉機理 136
6.2 基于M積分的脆性體中微裂紋聚合 138
6.2.1 微裂紋聚合有限元計算模型及結果分析 139
6.2.2 臨界M積分與兩條裂紋構型的相關性 143
6.3 基于M積分的脆性體中孔洞聚合 144
6.3.1 孔洞聚合有限元計算模型及結果分析 144
6.3.2 臨界M積分與兩孔洞方位角的相關性 147
6.4 M積分與含夾雜/缺陷有效彈性模量的顯式關系 149
6.4.1 單向加載下的含夾雜M積分 149
6.4.2 復雜加載下的含夾雜M積分 153
6.4.3 M積分與含夾雜材料有效彈性模量的顯式關系 157
6.4.4 M積分與含多孔缺陷材料有效彈性模量的顯式關系 160
6.5 基于M積分的含復雜多缺陷材料的損傷評估 164
6.5.1 基于M積分等效的損傷評估方法 164
6.5.2 典型缺陷構型損傷評估的數值算例分析 166
6.6 M 積分在含多缺陷材料疲勞失效中的應用 170
6.6.1 基于M積分的含缺口彈塑性材料損傷標定 170
6.6.2 基于M積分的含復雜多缺陷材料疲勞失效模型 172
6.6.3 含多缺陷材料疲勞失效實驗驗證及結果分析 174
6.7 基于M積分的黏塑性多裂紋問題研究 179
6.7.1 黏塑性材料本構模型 180
6.7.2 基于M積分的黏塑性材料裂紋擴展分析 183
第7章 材料構型力在損傷力學中的應用 188
7.1 損傷模型 188
7.1.1 基于材料構型力的損傷模型 188
7.1.2 材料構型力損傷模型的數值實現與算例分析 195
7.2 腐蝕損傷模型 203
7.2.1 基于材料構型力的腐蝕損傷模型 204
7.2.2 材料構型力腐蝕損傷模型的數值算例分析 206
7.3 疲勞損傷累積模型 210
7.3.1 基于材料構型力的疲勞損傷累積模型 211
7.3.2 材料構型力疲勞損傷累積模型的數值實現 212
第8章 材料構型力在納米缺陷材料失效分析中的應用 220
8.1 M積分在含納米缺陷材料失效分析中的應用 221
8.1.1 多納米孔洞彈性場 221
8.1.2 多納米孔洞干涉問題的M積分 228
8.2 雙態(tài)M積分在含納米缺陷材料失效分析中的應用 233
8.2.1 納米尺度下雙態(tài)M積分基本理論 233
8.2.2 多納米孔洞的雙態(tài)M積分分析 236
第9章 材料構型力在力電耦合材料失效分析中的應用 242
9.1 壓電功能材料中的材料構型力理論及應用 242
9.1.1 壓電功能材料中的材料構型力概念 242
9.1.2 材料構型力在壓電功能材料裂紋-電疇干涉問題中的應用 255
9.1.3 壓電功能材料中的材料構型力與Bueckner 功共軛積分的關系 261
9.1.4 三維非線性多晶體中的材料構型力理論 265
9.2 撓曲電材料中的材料構型力理論及應用 273
9.2.1 撓曲電材料中的材料構型力概念 274
9.2.2 撓曲電材料的Ⅲ型裂紋分析 285
參考文獻 301